2025-03-07
文(wen)章題目：MicroRNA and Gut Microbiota Alter Intergenerational Effects of Paternal Exposure to Polyethylene Nanoplastics
概覽介紹
中國環境科學研究院在材料科學頂級期刊《ACS NANO》發(fa)表了有(you)關父(fu)代(dai)(dai)暴露聚乙烯納米塑(su)料(liao)（PE - NPs）的(de)跨(kua)代(dai)(dai)影響的(de)研究(jiu)。通過構建小鼠(shu)模型，以 2mg/L PE - NPs 灌胃 F0小鼠(shu) 35 天，發(fa)現 F0小鼠(shu)生(sheng)殖(zhi)受損，精(jing)子(zi) miRNA 改變，腸道(dao)微生(sheng)物(wu)群失調。F1代(dai)(dai)小鼠(shu)也出現生(sheng)長和(he)(he)生(sheng)殖(zhi)異常(chang)。證實 miRNA 和(he)(he)腸道(dao)微生(sheng)物(wu)群變化介導了父(fu)代(dai)(dai) PE - NPs 暴露的(de)跨(kua)代(dai)(dai)效應。
派森(sen)諾優勢
本研究中miRNA測序(xu)、腸(chang)道微生(sheng)物菌群(qun)16S測序(xu)及部分分析均(jun)由上海派森諾生(sheng)物科技股份有限公司(si)完成，我(wo)們在(zai)miRNA測序和(he)16S測序中有(you)豐富(fu)的項目經驗，從樣本(ben)處(chu)理到(dao)數據解讀，全程提供(gong)專業的技術支持，確保實驗結果的可靠性和(he)有(you)效性，推動研究順(shun)利進行。
研究(jiu)背(bei)景
納米塑料(liao)（NPs）作為(wei)新興污染物，在(zai)(zai)環境中(zhong)廣泛存在(zai)(zai)，其對(dui)生物體健(jian)康(kang)的影響備受(shou)關(guan)注。已(yi)有(you)研究(jiu)表明，NPs 可在(zai)(zai)體內(nei)積累，對(dui)多種器官組織產生毒性。然而(er)，父代(dai)暴露于(yu) NPs 對(dui)后代(dai)健(jian)康(kang)的遺傳影響尚不明確，尤(you)其是(shi) miRNA 和腸道微生物群在(zai)(zai)其中(zhong)的作用機制有(you)待深入(ru)探(tan)究(jiu)。
技術(shu)路線
研究內容(rong)
1.PE-NPs 對 F0和 FMT 小鼠生長表型、性(xing)激素水平及組織(zhi)學分析的影響
PE-NPs 呈(cheng)球形(xing)，粒徑約 200nm，分散均勻。F0-PE 組(zu)小(xiao)鼠體重、睪丸指(zhi)數、血清11 - 酮睪酮和(he)睪酮水平(ping)顯著下降(jiang)(jiang)，睪丸組(zu)織(zhi)出現間(jian)質擴大、細胞空泡化等損(sun)傷(shang)，精(jing)子(zi)數量和(he)活力降(jiang)(jiang)低，異常精(jing)子(zi)和(he)原生質滴增(zeng)多(duo)，FMT 實驗結果(guo)與之(zhi)相符。
圖1 暴(bao)露于PE-NP對F0小鼠的生長表型、睪酮(tong)水平和組(zu)織學分析的影響
2.PE-NPs 對(dui) F0和(he) FMT 小鼠(shu)精子及(ji)生殖毒(du)性相關因子表達水平的影響(xiang)
F0-PE 組精(jing)子(zi)出現多種(zhong)結(jie)構(gou)異常，精(jing)子(zi)質(zhi)量和(he)活力下降，相關(guan)基因表(biao)達改變，包括(kuo)內(nei)質(zhi)網(wang)應激（ERS）信號通(tong)路相關(guan)基因上調、性(xing)激素合(he)成和(he)精(jing)子(zi)發(fa)生相關(guan)基因下調，FMT 實驗(yan)結(jie)果一致。
圖2 PE-NPs暴露對(dui)F0代小鼠精子損傷分析及生(sheng)殖(zhi)毒性相關因子表(biao)達水平的影響
3.父代(dai) PE-NPs 暴露對 F1雄性后代(dai)的跨代(dai)影響
F1-PE 小鼠(shu)產(chan)仔數減少(shao)、出生體(ti)長增加、體(ti)重降(jiang)低，睜(zheng)眼率低，6 周齡時(shi)體(ti)重、睪丸重量和(he)體(ti)長低于對照組(zu)，血清性(xing)激素(su)水平降(jiang)低，睪丸組(zu)織受損，精子質量和(he)活力(li)下降(jiang)，相關基(ji)因(yin)表達改變。
圖(tu)3 父系PE-NP暴露(lu)對(dui)F1雄性(xing)后代的跨代效應
4.PE-NPs 對 F0小鼠精子 miRNA 表達的影響(xiang)及在 F1和 FMT 小鼠中(zhong)的驗(yan)證
在 F0小鼠(shu)精子(zi)中鑒定出(chu) 7 種差異表達的 miRNA，其中4種miRNAs下調(diao)，3種miRNAs上調(diao)，KEGG 和(he) GO 分析(xi)顯(xian)示其與多種信號(hao)通(tong)路有(you)(you)關，例如細胞過(guo)程、Hippo信號(hao)傳(chuan)導和(he)MAPK信號(hao)傳(chuan)導途徑等。qRT-PCR 驗證了(le) miRNA-seq 結果，F1和(he) FMT 小鼠(shu)中也有(you)(you)類(lei)似變化。
圖4 PE-NP改變(bian)F0小鼠(shu)精(jing)子中的microRNA譜，并隨后驗證(zheng)F1和FMT小鼠(shu)中的變(bian)化
5.PE-NP 誘導 F0、F1和 FMT 雄性小鼠腸道(dao)微(wei)生物群失調
16 S rRNA測序發現(xian)，F0-PE 組小鼠腸道(dao)微(wei)生物(wu)群 α 多樣(yang)性增加(jia)，F1小鼠雖無(wu)顯著變(bian)化(hua)但趨勢相(xiang)(xiang)同，微(wei)生物(wu)結構改變(bian)，Allobaculum 相(xiang)(xiang)對豐度(du)下降，Desulfovibrio 和 Ruminococcus 相(xiang)(xiang)對豐度(du)增加(jia)。
圖5 PE-NP在(zai)F0、F1和FMT雄性小鼠(shu)中誘導腸道微生物生態失調
6.精子發(fa)生與 F0、F1和 FMT 雄性小鼠腸(chang)道(dao)微生物(wu)群及 miRNA 高(gao)度相關
Spearman 相關(guan)性(xing)分析表(biao)明，特(te)定 miRNA 與(yu)生殖毒(du)性(xing)相關(guan)基因存(cun)在顯(xian)著相關(guan)性(xing)，特(te)定腸道細菌(jun)與(yu)精子發(fa)生相關(guan)指標顯(xian)著相關(guan)，FMT 實驗結果一致。
圖6 F0、F1和(he)FMT雄性小(xiao)鼠的(de)精(jing)子發(fa)生與腸道微生物群和(he)microRNA高度相關
結 論
綜合各項研究(jiu)結果，該研究(jiu)證實(shi)了(le)父代(dai)暴(bao)露于 PE-NPs 會(hui)導致 F0和(he) F1代(dai)雄(xiong)性小(xiao)鼠生(sheng)殖(zhi)功能障礙(ai)和(he)遺(yi)傳變化，表(biao)現為(wei)(wei)性激素水平改變、睪丸組織損傷和(he)精子發生(sheng)異常。miRNA 和(he)腸道微生(sheng)物群在(zai)這(zhe)一(yi)跨代(dai)效應中起到了(le)重要的介(jie)導作(zuo)用。這(zhe)一(yi)研究(jiu)為(wei)(wei)我們敲響了(le)警(jing)鐘，納(na)米塑料對人類(lei)健康的潛在(zai)威脅不容忽視，未來(lai)需要更多研究(jiu)來(lai)探索其影響機(ji)制(zhi)，并制(zhi)定相應的防護措施。
原文索引：
//pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c06298
